AP19576369 «Повышение прочностных и эксплуатационных свойств проволоки из аустенитной хромоникелевой стали термомеханической обработкой»

1) Волокитина Ирина Евгеньевна – PhD, профессор кафедры «Металлургия и материаловедение», руководитель проекта.

Scopus ID: 55902810800  

ResearcherID: G-4526-2018  

https://orcid.org/0000-0002-2190-5672

2) Волокитин Андрей Валерьевич – PhD, доцент кафедры «Обработка металлов давлением», старший научный сотрудник.

Scopus ID: 56524247500  

ResearcherID: U-8580-2018

https://orcid.org/0000-0002-0886-3578

3) Панин Евгений Александрович – PhD, профессор кафедры «Обработка металлов давлением», старший научный сотрудник.

Scopus ID: 55903153300  

ResearcherID: B-7581-2015 

https://orcid.org/0000-0001-6830-0630

4) Федорова Татьяна Дмитриевна – магистр, научный сотрудник.

Scopus ID: 57222628232.

5) Лавринюк Дмитрий Николаевич – мастер термического отделения ЛПЦ-2 АО «Кармет», младший научный сотрудник.

Scopus ID: 57223636463

6) Денисова Анастасия Игоревна – докторант по специальности «Нанотехнологии и наноматериалы», младший научный сотрудник.

Scopus ID: 57430197600

По результатам научных исследований будет опубликовано не менее 3 (трех) статей и (или) обзоров в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 35 (тридцати пяти). Кроме этого будет опубликована 1 (одна) статья в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСНВО. Результаты исследований будут доложены на международных европейских конференциях в Болгарии, Польше или других международных конференциях дальнего зарубежья, а также на международных конференциях в России, Белоруссии и Казахстане. На основании полученных результатов будет подана заявка на получение патента РК на полезную модель.

Результатами исполнения проекта будут являться новые, научно обоснованные знания о новом разработанном инновационном совмещенном процессе термомеханической обработки метастабильных аустенитных нержавеющих сталях, позволяющих получать длинномерные проволоку с ультрамелкозернистой структурой и повышенным уровнем механических и эксплуатационных свойств. Будут разработаны рекомендации по реализации и внедрению комбинированной технологии термомеханической обработки нержавеющей проволоки с повышенными эксплуатационными свойствами. В случае дальнейшего развития и внедрения в промышленность разработанной в рамках данного проекта инновационной совмещенной технологии термомеханической обработки метастабильной аустенитной нержавеющей стальной проволоки, возможно, создание инновационного производства и новых рабочих мест.

Полученные при выполнении проекта экспериментальные результаты о γ–α превращении в метастабильных аустенитных нержавеющих сталях в процессе волочения при криогенных температурах позволят развить и дополнить уже существующие знания о механизме полиморфного превращения в сталях и могут быть использованы в лекциях по теории термической обработки и фазовых превращениях в металлах. Кроме того, полученные данные будут использоваться при подготовке бакалавров, магистров и докторов PhD по соответствующему направлению и специализации. Полученные результаты исследований будут использоваться бакалаврами, магистрантами и докторантами PhD в учебном процессе и при проведении своих научных исследований.

1) Проведен аналитический обзор научно-технической и патентной литературы по способам и технологиям получения проволоки с повышенными эксплуатационными и механическими характеристиками. На основании данного обзора разработана новая термомеханическая обработка нержавеющей проволоки. Принципиальным отличием нашего решения от известных технологических решений получения непрерывным способом длинномерных изделий из метастабильных аустенитных сталей является проведение криогенного охлаждения сразу после процесса волочения для полного перехода аустенитной структуры в мартенсит. Также будет достигнуто дополнительное упрочнение с помощью стадии последеформационного старения, что позволит сократить численность смягчающих термических обработок при получении проволоки и тем самым снизить себестоимость проволоки.

2) Проведено теоретическое исследование факторов, влияющих на мартенситное превращение. Исследованы такие факторы как: химический состав, исходный размер зерна, температура деформации, вид деформации и напряженно-деформированное состояние, скорость деформации. А также влияние мартенситного превращения на механические свойства стали.

3) Для реализации, совмещенной инновационной термомеханической обработки проволоки на существующем в университете волочильном стане разработана конструкция камеры-резервуара для криогенного охлаждения проволоки сразу после процесса волочения. Процесс задачи проволоки является таким же, как и при деформировании при комнатной температуре. Заостренный конец проволоки задается в волоку, после чего пропускается через пустую камеру-резервуар, в которой осуществляется криогенное охлаждение. Данная камера-резервуар устанавливается в линии стана сразу же за волокодержателем. Затем конец проволоки закрепляется на барабане волочильного стана и наматывается на барабан. Когда волочильный стан выходит на рабочую скорость деформирования происходит заполнение камеры-резервуара жидким азотом. Камера-резервуар снабжена рециркулярной системой подачи азота.

4) Построены компьютерные модели   совмещенной технологии термомеханической обработки нержавеющей проволоки и определены оптимальные параметры, обеспечивающие наилучшие напряженно-деформированное состояние и энергосиловые параметры процесса.

1. I. Volokitina, A. Volokitin, A. Denissova, T. Fedorova, D. Lawrinuk, A. Kolesnikov, A. Yerzhanov, Y. Kuatbay, Y. Liseitsev. Effect of thermomechanical processing of building stainless wire to increase its durability. Case Studies in Construction Materials, 18, 2023, — https://doi.org/10.1016/j.cscm.2023.e02346 (Scopus, 71-й процентиль, Q1)

2. I. E. Volokitina. Structural and phase transformations in alloys under the severe plastic deformation. Progress in Physics of Metals, 2023, 24, No. 3: 593–622., — https://doi.org/10.15407/ufm.24.03.593 (Scopus, 65-й процентель)

3. Волокитина И.Е., Волокитин А.В., Панин Е.А., Федорова Т.Д., Лавринюк Д.Н., Денисова А.И. Изменение микроструктуры стальной проволоки при волочении в криогенных условиях. Перспективные материалы и технологии: материалы международного симпозиума, Минск, 2023, С. 18-19

4. Volokitina I.E., Denissova A.I., Volokitin A.V., Fedorova T.D., Lavrinyuk D.N. Application of Cryogenic Technologies in Deformation Processing of Metals. Progress in Physics of Metals, 2024, 25, No. 1: 161-194, — https://doi.org/10.15407/ufm.25.01.161 (Scopus, 65-й процентиль, Q3);

5. Volokitina I.E., Volokitin A.V., Panin E.A. Modeling of Grain Size Change and Phase Transformation of Stainless Wire during Drawing with Cryogenic Cooling. Metallography, Microstructure, and Analysis 2024, — https://doi.org/10.1007/s13632-024-01078-x (Scopus, 59-й процентиль, Q2)

6. Волокитина И. Е., Панин Е.А., Волокитин А. В., Колесников А. С., Федорова Т.Д. Анализ влияния криогенного охлаждения при волочении на механические свойства проволо-ки марки AISI 316. Металлург, 2024, №3. С. 30-34 (ВАК РФ)

7. Volokitina I., Volokitin A., Panin E. Modelling of combined thermome-chanical processing of stainless steel wire. International scientific journal. Mathematical modeling, 2024, 1, P. 10-13.